BIM技術(shù)在超高層裝配式建筑體系中的應用初探

劉正朝

中建七局建筑裝飾工程有限公司 河南 鄭州 450000

近幾年，我國裝配式市場得到了快速發(fā)展，整個行業(yè)越發(fā)活躍。從現(xiàn)階段，我國的超高層裝配式建筑的具體設(shè)計情況，在實際設(shè)計期間，主要采用BIM技術(shù)設(shè)計三維立體模型，通過設(shè)計的三維立體模型，全面顯示建筑工程整體風貌，在完成對建筑設(shè)計是否合理進行檢驗基礎(chǔ)上，可以在施工作業(yè)正式開展前，調(diào)整施工采用的方案。

1 裝配式建筑體系中采用BIM技術(shù)的優(yōu)勢

裝配式建筑體系與傳統(tǒng)建筑體系相比，其具有整個工程施工周期短、組裝技術(shù)難度小，施工中采用的各項構(gòu)件的品質(zhì)相一致等多項優(yōu)點，也正是為裝配式建筑體系具有上述這些優(yōu)點，使其成為現(xiàn)代超高層建筑建設(shè)的主要發(fā)展趨勢，同時，BIM技術(shù)也促進了我國建筑行業(yè)朝著裝配式建筑轉(zhuǎn)型的重要技術(shù)支撐。通過對BIM技術(shù)進行合理應用，能夠完成對建筑方案的設(shè)計、施工、維護整個過程的優(yōu)化和管理[1]。對于裝配式建筑來說，針對其改進的要點并不是技術(shù)問題，而且對裝配式建筑中采用的各項資源進行合理利用，做好相應整合工作，而通過對BIM技術(shù)進行應用，則能夠使這一目的能夠得到實現(xiàn)。在裝配式建筑體系中對BIM技術(shù)進行應用，其主要優(yōu)勢就體現(xiàn)在一體化上，一方面體現(xiàn)在電力設(shè)備一體化、裝配式結(jié)構(gòu)一體化等方面，另一方面也體現(xiàn)在設(shè)計、施工，以及工程竣工后的維護一體化方面。通過對BIM技術(shù)的應用，能夠?qū)崿F(xiàn)裝配建筑設(shè)計、數(shù)控、信息化管理等多項內(nèi)容一體化[2]。

此外，在信息技術(shù)方面，通過構(gòu)建構(gòu)件庫，能夠精準掌握工程檢核中采用的各項構(gòu)件材料種類和尺寸，在對工程中采用的各種構(gòu)件進行合理組裝，以及相應的施工作業(yè)開展進行預演，對運維信息進行動態(tài)監(jiān)管與存儲，在一體化期間能夠完成對建筑工程中信息點對點的傳遞，以及各項信息的共享，同時，也能夠在具體施工作業(yè)開展過程中實現(xiàn)統(tǒng)籌管理，使施工效率能夠得到進一步提高，從而使裝配式建筑能夠?qū)崿F(xiàn)由設(shè)計到運維的全程生產(chǎn)模式。

2 建筑工程概況

某建筑工程中地面上一共46層，建筑工程地面總體高度未218.5m，占地面積約為185000m2，建筑工程的地下室采用的為鋼框架支撐體系和鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑工程的上部分采用的為鋼支撐核心筒體系，地面上部的建筑工程外墻采用的為玻璃幕墻，通過對整個建筑工程的情況進行分析可以斷定，建筑工程上部采用的主要為裝配式構(gòu)件[3]。對該建筑工程進行分析可以發(fā)現(xiàn)，該工程工期緊、專業(yè)多、難度大等多項特點，整個項目建設(shè)集合了企業(yè)與社會的多項優(yōu)秀資源，在施工開展，對建筑工程自身信息，以及施工開展的各項信息內(nèi)容進行合理整合，對BIM技術(shù)在該類工程中的應用進行探討，充分發(fā)揮BIM技術(shù)的作用。本建筑工程的重難點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

(1) 本工程位于城市繁華地段，整個工程的核心十分特殊，因此，整體管理起來要求相對較為嚴格。

(2) 工程僅一側(cè)管廊能夠被應用，在施工開展時，需要堆場地內(nèi)外平運輸作業(yè)開展進行協(xié)調(diào)管理，而且需要堆各個階段的平面進行合理布置，做好相應協(xié)調(diào)工作，具體施工作業(yè)開展，對施工中采用的各項設(shè)備、材料在垂直方向的運輸要求極高，難度較大，如果不做好相應協(xié)調(diào)工作，不僅會導致工程無法按期竣工，而且可能會發(fā)生安全事故[4]。

(3) 整個建筑工程為上大下小造型，工程施工開展起來難度，而且精度要求高，控制起來難度較大，如果不做好相應控制工作，可能會引發(fā)各種問題。

(4) 建筑工程地面上部分采用的隔墻采用的都為輕質(zhì)隔墻體系，工程中的墻型一共有20種，對于建筑工程種的機電管線碰撞、鋼結(jié)構(gòu)連接、門洞沖突等位置的各項復雜節(jié)點，需要采取BIM技術(shù)進行深化設(shè)計，保證整體設(shè)計的合理性。

(5) 本工程規(guī)模大，施工會采用到許多施工技術(shù)，為了縮短工期，提高工程的經(jīng)濟效益，存在大量分包工程，不同專業(yè)接口間關(guān)系十分復雜，而且存在大量需要相互移交的施工作業(yè)面，工程施工開展，項目組織協(xié)調(diào)起來難度[5]。

3 BIM團隊組建與標準制定

3.1 BIM團隊組建

通過招標方式引入了能夠滿足工程建設(shè)要求的BIM設(shè)計單位，開展整體管理作業(yè)協(xié)作配合?？偝邪鼏挝辉诳偛緽IM中心的支持下，完成相應管理工作，確保BIM技術(shù)具體作用能夠得到合理發(fā)揮。各個分包單位在實際作業(yè)開展期間，需要依據(jù)企業(yè)BIM管理實例，而選擇相應的方案，若自身實力過硬，則可以在總部技術(shù)支持下，完成相應設(shè)計工作，若自身能力不足，則要選擇BIM設(shè)計單位，在其協(xié)助下，完成相應作業(yè)。

3.2 BIM標準制定

在工程設(shè)計期間，從承包單位應當在業(yè)主協(xié)調(diào)，與設(shè)計單位針對建筑工程的具體設(shè)計情況進行溝通，針對BIM設(shè)計內(nèi)容進行深度協(xié)調(diào)，做好相應復核工作，依據(jù)溝通結(jié)果，構(gòu)建一個統(tǒng)一標準，從而為后續(xù)BIM工作的順利開展提供支撐。

在工程施工作業(yè)開展期間，在公司總部BIM中心支持下，總承包單位依據(jù)建筑工程的具體情和合同中的各項內(nèi)容，進行BIM標準編制，對BIM各個模型命名、各項軟硬件配置、顏色、存儲等各項內(nèi)容進行量化[6]。此外，還要構(gòu)建BIM協(xié)同管理平臺，保證各項參數(shù)數(shù)據(jù)能夠后被及時、準確上傳到統(tǒng)一平臺上，確保項目各個建設(shè)方能夠同步依據(jù)BIM標準，完成相應協(xié)調(diào)工作。建筑工程施工期間要以BIM標準作為核心基礎(chǔ)，構(gòu)建BIM協(xié)調(diào)會議制度，從而實現(xiàn)對建筑工程中的各項資料、圖紙、工程信息、BIM數(shù)據(jù)管理等各項內(nèi)容的共享，實現(xiàn)對建筑工程中出現(xiàn)的各項偏差的調(diào)整與糾正，確保建筑工程能夠在工期內(nèi)竣工，提高工程整體質(zhì)量。

4 BIM技術(shù)的具體應用分析

4.1 方案設(shè)計

在本次工程建設(shè)過程中，要想保證BIM技術(shù)操作的合理性，在施工作業(yè)開展前，需要依據(jù)工程的具體情況，設(shè)計好相應的方案。依據(jù)工程施工的實際要求，對于BIM技術(shù)應用方案設(shè)計作業(yè)開展要從以下幾個方面入手進行探討：

(1) 設(shè)計建筑工程中的鋼結(jié)構(gòu)方案

考慮本建筑工程地面上的結(jié)果懸挑邊梁施工作業(yè)的難度相對較大，施工技術(shù)部在方案設(shè)計前，需要提前與業(yè)針對建筑工程的施工情況進行合理溝通，然后采用鋼模板完成相應的設(shè)計工作，施工開展時，能夠通過直接方式完成相應安裝作業(yè)，這能夠大幅度降低外爬架臨時作業(yè)措施費用，降低施工難度，整個施工作業(yè)工期可以縮短約100d。工作人員在作業(yè)開展時，通過對Tekla 軟件進行應用，完成相應建模作業(yè)，其中建模點為封邊梁節(jié)點，從而在施工現(xiàn)場能夠一次成型，并且整體形成質(zhì)量能夠達到預期，避免發(fā)生返工現(xiàn)象。

(2) 設(shè)計建筑工程地面混凝土澆筑方案

建筑工程中鋼管柱混凝土澆筑方案環(huán)境十分復雜，施工起來難度大，容易出現(xiàn)各種問題，而且施工現(xiàn)場布料機站位點選擇也面臨著較大難度。由此可見，在建筑工程開展時，為了能夠在施工現(xiàn)場選出最佳布料機布置位置，通過對其進行應用，完成相應施工作業(yè)，本次建筑工程在施工開展時，采用了Naviswork軟件，通過對其進行應用，可以實現(xiàn)三維定位模擬作業(yè)，完成相應處理工作，在此基礎(chǔ)上，對分布點進行了優(yōu)化處理，經(jīng)過優(yōu)化處理后，分布點為5個，與預期設(shè)計方案相比，布點少了3個。

(3) 設(shè)計建筑工程中的幕墻單元吊裝方案

本次建筑工程中幕墻一共設(shè)計了的6個相對獨立系統(tǒng)，總面積約為61800m2，期間對幕墻圖紙進行了深化處理，完成相應處理后，直接建模，通過計算機技術(shù)，完成對建筑工程中的幕墻進行處理。此外，受建筑工程中結(jié)構(gòu)外傾等各項因素影響，建筑工程中的外墻施工復雜，安全難度大，因此，針對建筑工程具體情況，決定利用BIM技術(shù)安裝作業(yè)進行適當模擬，然后將安裝施工作業(yè)與建筑工程中的氣態(tài)施工作業(yè)開展中涉及到的交叉作業(yè)情況同時展現(xiàn)出來，進而指出建筑工程施工中存在的各種不足，以及與標準不符的情況，依據(jù)遇到的各項問題，完成相應調(diào)整[7]。

4.2 建筑工程施工現(xiàn)場管理

將BIM技術(shù)合理應用到超高裝配式施工中意義重大，通過對BIM技術(shù)的合理應用，可以完成現(xiàn)場管理作業(yè)，針對本建筑工程，施工現(xiàn)場管理需要做好如下工作：

(1) 施工現(xiàn)場平面布置管理

本建筑工程位于城市位于城市的中央商務(wù)區(qū)域，周圍交通環(huán)境十分復雜，并且在建筑工程沒有堆放場地，因此，建筑工程中編制人員要對施工現(xiàn)場情況進行合理分析，在施工現(xiàn)場情況對施工進行適當模擬。與此同時，還需要模擬施工現(xiàn)場的施工人員輸送通道、材料運輸通道，以及道路交通環(huán)境等，通過適當模擬，能夠完成對施工現(xiàn)場場地布置情況的優(yōu)化，在提高施工現(xiàn)場平面布置可行性的基礎(chǔ)上，確保整體布置的科學性。在建筑工程施工現(xiàn)場對BIM技術(shù)進行應用之后，可以大幅度提高施工現(xiàn)場各項資源利用率，從而能夠使建筑工程分包方之間材料堆放交叉率降低約28%，同時，也能夠大幅度縮短工程工期，降低建筑工程建設(shè)成本。

(2) 建筑工程質(zhì)量與安全管理

針對超高層裝配式建筑工程來說，不僅在質(zhì)量方面要求極高，而且在施工開展時，對安全方面也有著較高要求。施工管理人員在具體工作開展期間，將與建筑工程相關(guān)的BIM技術(shù)應用取得的成果上傳至網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)狡脚_數(shù)據(jù)庫中，管理人員在平臺上搜索相應關(guān)鍵詞，能夠全面、直觀觀察建筑模型，從而為施工現(xiàn)場質(zhì)量與安全管理提供幫助。除此之外，在數(shù)據(jù)庫中可以對施工現(xiàn)場文明施工進行規(guī)劃化處理，依據(jù)的工程設(shè)計模型，對整個建筑工程總用量總量進行統(tǒng)計，確保施工安全進行，提高建筑工程整體質(zhì)量。

4.3 做好建筑工程采購管理

在確保建筑模型信息精準無誤基礎(chǔ)上，BIM技術(shù)建筑模型與算量作業(yè)相互支撐，依據(jù)多專業(yè)構(gòu)件精細化全三維模型，對可以進行完善的部位進行明確，針對建筑工程現(xiàn)場的管線綜合排布與復雜階段進行適當優(yōu)化，提高算量精準度，盡量減少材料浪費現(xiàn)象的發(fā)生。通過對BIM技術(shù)的合理應用，能夠完成對不同階段水流段構(gòu)件工程量信息的細化梳理，對于采購的材料，能夠形成一個計劃表，將其作為準備施工材料，定額領(lǐng)取材料的依據(jù)，同時，還可以依據(jù)材料的設(shè)計消耗量，做好對比工作，實現(xiàn)對建筑工程建設(shè)成本的控制，為建筑工程精細化管理提供支持。

4.4 建筑工程施工中的訂單管理

超高層建筑工程建設(shè)過程中會采用大量的施工材料，各種施工材料按時進入到施工現(xiàn)場，是施工作業(yè)順開展的基礎(chǔ)。以BIM為基礎(chǔ)開展物流管理，將三維模型作為載體，同步傳遞加工、物流、安裝等各項信息，管理人員可以通過對平臺查詢構(gòu)件加工、運輸?shù)木唧w情況，可以實現(xiàn)對整個建筑工程的把控。此外，通過對平臺進行應用，完善進入到施工現(xiàn)場構(gòu)件的各項信息，將詳細二維碼粘貼到構(gòu)件上，能夠完成對施工現(xiàn)場各項構(gòu)件信息的查看。

4.5 三維激光掃描

三維激光掃面是BIM在超高層裝配式建筑體系中應用的核心，在具體應用時，可以從以下方面入手進行探討：

(1) 安裝建筑工程中的幕墻

安裝幕墻對施工標準和質(zhì)量的要求都較高，而局部施工與主體結(jié)構(gòu)位置存在較大偏差。在技術(shù)處理時，施工人員采用高精度三維激光掃描儀，通過掃描方式對建筑工程結(jié)構(gòu)進行全面掃描，利用掃描能夠得到數(shù)據(jù)信息，然后采用計算機還原結(jié)構(gòu)，在依據(jù)掃面形成的現(xiàn)場點，構(gòu)建Revit模型，對比設(shè)計模型間的重合，確定尺寸片區(qū)區(qū)域。然后將掃描獲取到的數(shù)據(jù)傳遞給施工方，施工方依據(jù)掃描結(jié)果，深化處理施工設(shè)計方案，同時，在進行建模時，還要全面考慮施工現(xiàn)場現(xiàn)狀。

(2) 處理施工凈高

建筑工程頂部要安裝復雜機電管線，若在施工開展時仍然沿用傳統(tǒng)施工手段，工程設(shè)計凈高則無法滿足要求標準。針對這一現(xiàn)象，要采用三維掃面技術(shù)全面掃面裝配建筑樓層，對于采用的掃描儀，要依據(jù)拼接點云形式與計算機上的 Revit模型加以拼合，依據(jù)拼合結(jié)果，識別不同部位的尺寸差別。同時，也可以將點云模型應用在建筑工程中不同樓板部位凈高檢測中，提高整體設(shè)計合理性。

5 結(jié)語

構(gòu)建超高層裝配式建筑體系是一項難度較高的作業(yè)，該項工作對BIM技術(shù)具有一定依賴性，在對BIM技術(shù)進行應用時，要做好信息交互，提高建筑工程整裝效率，提升城市化建設(shè)水平。